Системы уравнивания потенциалов. Система уравнивания потенциалов: назначение, виды и особенности монтажа

Что такое система уравнивания потенциалов. Для чего она нужна. Какие бывают виды СУП. Как правильно выполнить монтаж системы уравнивания потенциалов в квартире или доме. Какие требования предъявляются к СУП.

Что такое система уравнивания потенциалов и для чего она нужна

Система уравнивания потенциалов (СУП) — это комплекс электрических соединений между металлическими частями электроустановки, обеспечивающий их электрическое соединение для выравнивания потенциалов. Основное назначение СУП — защита людей от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим частям, оказавшимся под напряжением.

Принцип работы СУП заключается в следующем:

• Все доступные для прикосновения металлические части соединяются между собой проводниками
• При появлении напряжения на какой-либо части потенциал распределяется по всей системе
• Разность потенциалов между отдельными частями становится безопасной для человека

Таким образом, СУП предотвращает появление опасной разности потенциалов между различными металлическими частями в помещении.

Виды систем уравнивания потенциалов

Различают следующие основные виды СУП:

1. Основная система уравнивания потенциалов (ОСУП)

ОСУП выполняется для всего здания или сооружения в целом и включает в себя:

• Главную заземляющую шину (ГЗШ)
• Металлические трубы коммуникаций, входящих в здание
• Металлические части каркаса здания
• Систему молниезащиты
• Заземляющее устройство

2. Дополнительная система уравнивания потенциалов (ДСУП)

ДСУП выполняется для отдельных помещений или участков, где требуется повышенный уровень электробезопасности. Она объединяет:

• Все одновременно доступные прикосновению открытые проводящие части стационарного электрооборудования
• Сторонние проводящие части
• Защитные проводники всего электрооборудования

Требования к монтажу системы уравнивания потенциалов

При выполнении монтажа СУП необходимо соблюдать следующие основные требования:

1. Все соединения должны обеспечивать надежный электрический контакт
2. Сечение проводников ОСУП должно быть не менее 6 мм² для меди
3. Сечение проводников ДСУП — не менее 2,5 мм² при наличии механической защиты и 4 мм² — без защиты
4. Соединения выполняются по радиальной схеме, шлейфом запрещено
5. Все соединения должны быть доступны для осмотра

Порядок монтажа СУП в квартире или частном доме

Монтаж системы уравнивания потенциалов в жилом помещении выполняется в следующем порядке:

1. Установка шины дополнительного уравнивания потенциалов (ШДУП) в ванной комнате
2. Прокладка проводников от металлических частей к ШДУП
3. Соединение ШДУП с главной заземляющей шиной в электрощите
4. Присоединение к ГЗШ проводников ОСУП
5. Проверка целостности соединений и измерение сопротивления

Особенности выполнения СУП в различных типах зданий

Требования к системе уравнивания потенциалов могут отличаться в зависимости от типа здания:

Многоквартирные дома

• ОСУП выполняется для всего здания
• ДСУП монтируется в каждой квартире
• ГЗШ устанавливается в электрощитовой дома

Частные дома

• ОСУП и ДСУП объединяются в единую систему
• ГЗШ располагается у ввода в дом
• Дополнительно выполняется уравнивание для ванной и других помещений с повышенной опасностью

Типичные ошибки при монтаже СУП

При выполнении системы уравнивания потенциалов часто допускаются следующие ошибки:

• Использование проводников недостаточного сечения
• Некачественные контактные соединения
• Применение коррозионно-нестойких материалов
• Отсутствие доступа для осмотра соединений
• Объединение ОСУП и ДСУП в домах со старой проводкой

Проверка работоспособности системы уравнивания потенциалов

После монтажа СУП необходимо выполнить следующие проверки:

1. Визуальный осмотр всех элементов и соединений
2. Проверка целостности цепи с помощью мультиметра
3. Измерение сопротивления между наиболее удаленными точками
4. Проверка срабатывания УЗО при замыкании на корпус

Если все проверки прошли успешно, система уравнивания потенциалов считается работоспособной и готовой к эксплуатации.

Заключение

Система уравнивания потенциалов является важнейшим элементом электробезопасности в современных зданиях. Правильно выполненная СУП позволяет существенно снизить риск поражения электрическим током при прикосновении к металлическим частям электроустановки. При этом необходимо строго соблюдать все требования нормативных документов как при проектировании, так и при монтаже системы.

Системы уравнивания потенциалов

Уравнивание потенциалов —  электрическое соединение проводящих частей для достижения равенства их потенциалов. ПУЭ, п. 1.7.32. Защита от косвенного прикосновения.  

Так как защитное  заземление  (ЗУ) имеет сопротивление, и в случае протекания через него тока оказывается под напряжением, его одного недостаточно для защиты людей от поражения током.

Правильная защита создается путём организации системы уравнивания потенциалов (СУП), то есть электрического соединения и PE проводки, и всех доступных для прикосновения металлических частей здания (в первую очередь водопроводы и отопительные трубопроводы).

В этом случае, даже если ЗУ окажется под напряжением, под ним же оказывается всё металлическое и доступное для прикосновения ,т.е. происходит  растекание  тока по  значительной поверхности,  что снижает напряжение, и как  следствие — риск поражения током.

В кирпичных домах советского периода, как правило, СУП  не организовывалась, в панельных же (1970-е и позже) — организовывалась путем соединения в подвале дома и рамы электрощитков  (PEN) и водопроводов.

 Определения:

 Защитное заземление –заземление, выполняемое в целях электробезопасности — ПУЭ п.1.7.29.

Рабочее (функциональное) заземление – заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки ( не в целях электробезопасности) — ПУЭ п. 1.7.30.

Определение FE для сетей питания информационного оборудования и систем связи дано в следующих пунктах:

«Функциональное заземление: заземление для обеспечения нормального функционирования аппарата, на корпусе которого по требованию разработчика не должен присутствовать даже малейший электрический потенциал ( иногда для этого требуется наличие отдельного электрически независимого заземлителя )» — ГОСТ Р 50571.22-2000  п. 3.14.

«Функциональное заземление может выполняться путём использования защитного проводника (РЕ-проводника) цепи питания оборудования информационных технологий в системе заземления TN-S.

«Допускается функциональный заземляющий проводник ( FE-проводник ) и защитный проводник (РЕ-проводник) объединять в один специальный проводник и присоединять его к  главной заземляющей шине (ГЗШ)» — ГОСТ Р 50571.21-2000  п. 548.3.1

Основная система уравнивания потенциалов в электроустановках до 1 кВ должна соединять между собой следующие проводящие части:

1 ) нулевой защитный РЕ- или РЕN- проводник питающей линии в системе TN;

2 ) заземляющий проводник, присоединённый к заземляющему устройству электроустановки, в системах IT и TT;

3 ) заземляющий проводник, присоединённый к заземлителю повторного заземления на вводе в здание;

4) металлические трубы коммуникаций , входящих в здание…

5 ) металлические части каркаса здания;

6 ) металлические части централизованных систем вентиляции и кондиционирования….

7 ) заземляющее устройство системы молниезащиты 2-й и 3-й категории;

8 ) заземляющий проводник функционального ( рабочего ) заземления, если таковое имеется и отсутствуют ограничения на присоединение сети рабочего заземления к заземляющему устройству защитного заземления;

9 ) металлические оболочки телекоммуникационных кабелей.

Для соединения с основной системой уравнивания потенциалов все указанные части должны быть присоединены к главной заземляющей шине при помощи проводников системы уравнивания потенциалов — ПУЭ п. 1.7.82.

Система дополнительного уравнивания потенциалов должна соединять между собой все одновременно доступные прикосновению открытые проводящие части стационарного электрооборудования и сторонние проводящие части, включая доступные прикосновению металлические части строительных конструкций здания, а также нулевые защитные проводники в системе TN и защитные заземляющие проводники в системах IT и ТТ, включая защитные проводники штепсельных розеток — ПУЭ п. 1.7.83. ГОСТ Р 50571.3-94.

 Система местного уравнивания потенциалов.

Незаземлённая система местного уравнивания потенциалов предназначена для предотвращения появления опасного напряжения прикосновения.

Все открытые проводящие части и сторонние проводящие части, одновременно доступные для прикосновения, должны быть объединены.

Система местного уравнивания потенциалов не должна иметь связи с землёй ни непосредственно, ни посредством открытых или сторонних проводящих частей.

 Обозначения:

РЕ – защитное заземление

FE – рабочее ( функциональное, технологическое ) заземление

Функциональное заземление применительно к учреждениям ЛПУ — для обеспечения нормальной, без помех работы высокочувствительной электроаппаратуры при питании от разделительного трансформатора или согласно техническим требованиям на некоторые виды оборудования

( электрокардиограф, электроэнцефалограф, реограф, рентгеновский компьютерный томограф и тп. ) в помещениях операционных, реанимационных, родовых, палатах интенсивной терапии, кабинетах функциональной диагностики и других помещениях при установке в них указанной аппаратуры.

При отсутствии особых требований изготовителей аппаратуры общее сопротивление растеканию тока заземляющего устройства не должно превышать 2 Ом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

Где  ГЗШ – главная заземляющая шина защитного заземления.

        ГШФЗ – главная шина функционального ( рабочего ) заземления.

Вариант «А», с точки зрения электробезопасности, допустим только при условии, что аппаратура питается от разделительного трансформатора ( IT – сеть ).

Использовать данный вариант для сетей типа

 TNS категорически не рекомендуется !

  Рис.2. Схема протекания тока замыкания на корпус аппарата при использовании независимого функциональног заземления в сети типа TN.

Так как функциональное заземление в отличие от защитного не имеет точки соединения с ГЗШ, а соответственно с нейтралью, то токи короткого замыкания составят не сотни и тысячи ампер, как это происходит при защитном заземлении, а всего лишь десятки ампер. Ситуация усугубится при условии, что FE по заданию выполнено 10 Ом, а в цепи отсутствует УЗО ( вычислительная техника, томографы, рентгеновское оборудование и тд. ).

Максимальный ток короткого замыкания составит 15,7А.

I_кз = 220(В) / (4 + 10)(Ом) = 15,7(А)

При данной схеме питания лучше воспользоваться вариантом «В» или «С», особенно если речь идет о мощном стационарном оборудовании ( рентгенаппараты, МРТ и тд. ).

Помимо сказанного выше, ситуация ( с точки зрения электробезопасности ) осложняется вероятностью возникновения разности потенциалов на раздельных системах заземления, тем более если эти системы заземления находятся в пределах одного помещения см. рис.3.

1. Шаговое напряжение при срабатывании системы молниезащиты.
2. КЗ на корпус в сети ТN-S до срабатывания системы защиты
3. Внешние электромагнитные поля.

Вариант «В» удобен при реконструкции уже действующих объектов. Функциональное заземление при этом нередко выполняют с использованием составного, глубинного заземлителя. Второй положительный момент – функциональные заземлители и заземлители защитного заземления связанные между собой проводником уравнивания потенциала взаимно дублируют друг друга увеличивая надежность системы заземления.

Недостатки по электробезопасности, по сравнению с вариантом «А», либо отсутствуют, либо эффективно снижаются в десятки раз, а «лучевая» схема заземления обеспечивает стабильную работу оборудования.

Вариант «С» последнее время получает широкое распространение при проектировании новых объектов и соответствует высокому уровню электробезопасности.

В отечественных нормативных документах существуют противоречия в необходимости применения функционального заземления для заземления высокочувствительной и ответственной  медицинской аппаратуры. Ниже приведена таблица с указанием документов относящихся к данной теме.

 

 Подробные консультации и стоимость услуг Вы можете получить , связавшись с нами:

 

• тел/факс: (8212)21-30-20

 

 

 

Уравнивания потенциалов. Виды и применение. Установка

Когда в ванной бьет током от металлических труб, то решить такую проблему можно установив специальную защиту для металлических объектов, которая называется система уравнивания потенциалов.

Обычно в новостройках планируют и выполняют такие защитные системы от поражения током. Но в старых домах такой вариант не всегда работает. Разберемся, что представляет собой система уравнивания потенциалов (ее сокращенная аббревиатура СУП), ее виды, и как можно самому ее сделать.

Выясним, необходима ли система уравнивания потенциалов в обычной квартире. Все предметы, выполненные из металла, проводят электрический ток.

Это нам известно из школьных уроков по физике. В наших квартирах опасными местами являются отопительные трубы, а также трубы водоснабжения, водосточная труба, водопровод, полотенцесушитель в ванной, коробы вентиляции.

Все металлические коммуникации в доме связаны друг с другом. При возникновении разности потенциалов между некоторыми объектами из металла, например, ванной и радиатором отопления, касание человека сразу этих двух объектов может привести к удару электрическим током. Это происходит потому, что тело выступает в качестве перемычки между батареей и ванной, поэтому ток протекает по телу человека от объекта, имеющего больший потенциал, к объекту с наименьшим значением потенциала.

Подобный случай опасности – это появление разности потенциалов на трубах канализации и водопровода. При возникновении утечки тока на водопроводных трубах, когда человек моется в ванной, будет высока вероятность удара током при касании включенного крана. Вода проводит ток от водопровода к канализации, а вы замыкаете своим телом эту цепь.

Чтобы исключить наличие такой опасности, необходимо уравнивание потенциалов с помощью специальной системы, установленной в квартире.

Виды

Существует два вида систем уравнивания потенциалов:

1. Основная (ОСУП).
2. Дополнительная (ДСУП).

ОСУП

Это главная система уравнивания потенциалов, представляющая собой контур, объединяющий следующие элементы этой системы:

• Заземлитель.
• ГЗШ – главная заземляющая шина. Она расположена на вводе в здание.
• Металлические части арматуры жилого дома.
• Короба вентиляционной системы.
• Трубы водопровода из металла (горячее и холодное водоснабжение).
• Защита от молнии.

В ранние времена при объединении всех этих частей не было опасности появления разности потенциалов. Но сегодня положение в корне изменилось, так как хозяева многих квартир заменяют прогнившие металлические трубы пластиковыми, либо полипропиленовыми, которые не проводят электрический ток. Пластиковые трубы разрывают цепь, в результате появляется разность потенциалов между разными металлическими деталями в ванной.

У основного вида системы имеется существенная проблема, которая заключается в том, что на значительной протяженности труб, например, в 12-этажном доме, электрический потенциал одной и той же трубы на первом и последнем этаже будет иметь большое отличие. Это приводит к опасной ситуации. Поэтому необходима вспомогательная система, о которой расскажем ниже.

ДСУП

Эта система является дополнительной, и располагается в ванной комнате. Она включает в себя такие элементы:

• Корпус душевой кабины, либо ванны.
• Сушка для полотенца.
• Трубы: газовые, водоснабжения, отопления.
• Канализационная система.
• Короб вентиляционной системы.

Каждый элемент этой системы соединяется отдельным проводом с медной жилой. Второй конец этого провода выводят в специальную коробку (КУП).

Существуют определенные требования к созданию ДСУП по правилам ПУЭ:

• Нельзя подключать составные части ДСУП шлейфом.
• Запрещается выполнять ДСУП, при условии, если в квартире не установлен контур заземления.
• Дополнительная система не должна разрываться на своем протяжении от коробки КУП до квартирного щита. В цепи нельзя устанавливать аппараты коммутации.

Если у вас нет такого защитного контура, как уравнивание потенциалов, расскажем ниже, как его можно выполнить своими силами.

Установка системы уравнивания потенциалов

Установить вспомогательную систему по выравниванию потенциалов не составляет большой сложности. Ее называют местной системой. Но такую работу лучше выполнять при проведении ремонта в квартире, так как необходимо проводит провод до щита от коробки КУП под полом, а это связано с нарушением покрытия пола, и сопутствующих ремонтных работ.

Для начала монтажа готовят некоторые материалы по следующему перечню:

• Клеммная коробка в комплекте с шиной из меди (ШДУП).
• Медные провода, состоящие из одной жилы. Площадь сечения проводов должна быть от 2,5 до 6 мм², марки ПВ-1.
• Крепежные элементы: болты, хомуты, фиксирующие лепестки. Они необходимы для соединения проводов всей системы уравнивания с трубами и металлическими частями.

С таким комплектом элементов можно начинать установку ДСУП. Сначала составляют схему соединений, чтобы выполнить правильное уравнивание потенциалов. На схеме также изображают места прохода провода от коробки КУП до шины заземления в квартирном щите. На рисунке показан один из примеров проекта.

Далее, готовятся к подключению сами коммуникации, то есть, зачищаются место контакта хомута с трубой, до появления металлического блеска. Это необходимо для надежности соединения. В опасной ситуации уравнивание потенциалов сработает как положено.

Затем подключают провода к каждому элементу системы. Если вы уверены в том, что не произойдет повреждения провода, то достаточно сечения провода размером 2,5 мм². Но если имеются какие-либо сомнения по этому поводу, то лучше применить провод на 4 мм². Все проводники проводят в коробку и выполняют надежное соединение с шиной.

Клеммная коробка для ванной комнаты должна иметь степень защиты не менее IР54. от шины коробки должен быть выведен провод сечением 6 мм² до квартирного щита. Здесь имеется свое требование в том, что этот провод не должен иметь пересечения с другими кабелями разных линий.

В конце работы провод соединяют с заземляющей шиной щита. На этом монтаж можно считать законченным. Для самоуспокоения можно вызвать квалифицированного электромонтера для проверки работы системы с помощью приборов, а также визуальным осмотром.

Ограничения монтажа СУП

Установку СУП рекомендуется производить во время строительства здания. Но есть некоторые ограничения по ее использованию в уже построенных домах, в которых заземление выполнено по системе ТN-С, с объединенным РЕN проводником. В таких домах запрещается выполнять уравнивание потенциалов. Иначе, во время обрыва нулевого провода создается опасность удара электрическим током жильцов других квартир, в которых нет ДСУП. Чаще всего такое ограничение распространяется для многоэтажных домов старого фонда.

Эту проблему разрешают путем перехода на заземление по системе ТN-С-S. Для этого в распределительном щите дома на главной шине заземления проводник РЕN разъединяют на РЕ и N проводы, осуществляют подключение заземляющего контура и подключают его к основной шине заземления медным проводником.

В настоящее время имеется тенденция замены металлических труб на пластиковые, которые не требуют их подключение к СУП. Если у вас уже имеется дополнительное уравнивание потенциалов металлических труб, а вы решили заменить трубы на пластиковые, то это приведет к разрыву электрической связи с шиной заземления остальных элементов, изготовленных из металла. Это сделает их опасными для человека при прикосновении одновременно к нескольким частям.

Новые правила и нормы строительства направлены на соблюдение правильности установки уравнивания потенциалов. Эту систему подвергают осмотру, проверяют по проекту перед сдачей дома. Электрическая безопасность создается при выполнении электрических соединений всех металлических частей, доступных для касания человека, с основной заземляющей шиной путем РЕ проводов.

Основная система дополняется местными системами уравнивания в местах с большой опасностью удара электрическим током. Нельзя забывать, что при установке СУП должна быть обеспечена надежная связь между элементами системы, которые подключены по радиальной схеме. При этом сечение провода должно быть не менее рекомендованного значения.

Уравнивания потенциалов молниезащитной системы

При ударе молнии возникает большая сила тока и скорость его нарастания. Из-за этого появляется разница потенциалов больше, чем от утечки тока в сети. Поэтому для создания защиты от молнии необходимо выровнять потенциалы.

Чтобы при ударе молнии не было неконтролируемых замыканий, нужно непосредственно соединить электрические устройства, металлические элементы, заземление, защитную систему от молнии с устройствами защиты. Проводники всей системы соединяются с уравнивающей шиной, которая должна быть доступна для целей испытания, она соединяется с заземляющим контуром. Большие здания обычно имеют несколько таких шин. При этом все они соединены друг с другом.

Система уравнивания потенциалов молниезащиты осуществляется на вводе в здание, и в местах, где нельзя соблюсти безопасные расстояния, например, на уровне земли, либо в подвале.

В бетонном здании, либо с каркасом из металла или имеющем молниезащиту отдельного исполнения, уравнивание молниезащиты выполняется только на уровне грунта. В высоких зданиях выше 30 метров, на каждые 20 метров делается уравнивание потенциалов молниезащиты.

Молниепроводящие детали располагают на безопасном расстоянии от СУП, во избежание импульсных перекрытий. Если такое расстояние нельзя обеспечить, то создаются вспомогательные связи между молниеотводом, молниеприемником и СУП. При этом учитывают фактор того, что вспомогательные связи дают возможность захода высокого потенциала в здание.

Похожие темы:

• Защитное зануление. Работа и устройство. Применение и особенности
• Устройство заземления. Виды и особенности. Правила и монтаж
• Электролитическое заземление. Устройство и установка. Применение
• Виды статического электричества. Возникновение и удаление статики
• Наведенное напряжение. Причины возникновения и опасность
• Нулевой провод. Применение в трех-однофазных сетях

Выравнивание потенциалов

Выравнивание потенциалов используется для создания электрических соединений между проводящими компонентами для достижения равенства потенциалов. Кроме того, токопроводящее соединение обеспечивает выравнивание разности зарядов между двумя телами или компонентами. Все защитные проводники и проводники уравнивания потенциалов сходятся на главной заземляющей шине (шине PE) и через заземляющую жилу соединяются с заземлением фундамента (стальной арматурой в бетонных плитах).

Выравнивание потенциалов также предназначено для защиты от опасного электростатического разряда (ЭСР). Для этого люди и оборудование подключаются к заземлению фундамента через специальные устройства, обеспечивающие обезвреживание разностей потенциалов.

Это выравнивание потенциалов может выполнять две разные задачи в электроустановке машины:

1. Защита

▪

Индивидуальная защита от поражения электрическим током в случае неисправности машины или системы с помощью система защитного проводника.

2. Функциональное выравнивание потенциалов

▪

Для предотвращения сбоев в работе (в результате неисправности экрана) и улучшения электромагнитной совместимости (ЭМС) чувствительных электронных компонентов.

Следующая принципиальная схема иллюстрирует цель выравнивания потенциалов:

Выравнивание потенциалов также является «требованием для защиты от поражения электрическим током». Он указан в международном стандарте IEC 60364-4-41:2005 и немецком стандарте DIN VDE 0100-410:2007-06.

Присоединение всех токопроводящих тел (корпусов) электрических компонентов к заземленному защитному проводу и главной заземляющей шине является основой защиты от поражения электрическим током. Основная мера защиты, указанная в стандарте VDE, т. е. автоматическое отключение питания в случае неисправности, обеспечивается за счет установки в соответствии со стандартом и последующего тестирования системы. Тест также служит для проверки достаточно малого импеданса контура для автоматического отключения в случае неисправности.

Техническая реализация выравнивания потенциалов, размеры сечений и стандартизированная терминология указаны в международном стандарте IEC 60364-5-54:2011 и немецком стандарте DIN VDE 0100-540:2012-06.

Mains Systems

System
. L2, L3 и PEN) заземляется напрямую. Нейтральный проводник (N) и защитный проводник (PE) объединены в один проводник (PEN). В трехфазном источнике питания используются четыре кабеля, как показано в образце слева: L1, L2, L3 и PEN. В следующем разделе описываются системы TN-S, рекомендованные компанией Beckhoff Automation GmbH & Co. KG с точки зрения электромагнитной совместимости (ЭМС).
Система TN-S
	Аналогично системе кабелей L3, и PE) также заземляется напрямую. Нулевой провод (N) и защитный провод (PE) подключаются к потребителю отдельно. В трехфазном источнике питания используются пять кабелей, как показано в образце слева: L1, L2, L3, N и PE. Переход от системы TN-C к системе TN-S обозначается синим кабелем.
Система WYE (сплошной WYE)
	В системе WYE — Star Point of All Cables (L1, L2, L3, n и GND). вместе в центре. В этой сети защитный проводник заземления (GND) не должен пропускать ток. Нейтральный проводник N (заземляющий проводник) должен быть отдельным и должен иметь отвод только в системе потребителя. В Германии используются сети TN-C-S. Во многих случаях такие системы также используются в США в качестве стандарта. В трехфазном источнике питания используются пять кабелей, как показано в образце слева: L1, L2, L3, опционально N и GND.
Система треугольника (угловой заземленный треугольник)
	В системе треугольника все компоненты заземлены напрямую. Это делается независимо от заземления источника тока. Провод защитного заземления (GND) не должен пропускать ток! Нейтральный проводник N (заземляющий проводник) должен быть отдельным и должен иметь отвод только в системе потребителя. Специальные меры, т.е. сетевые фильтры, должны применяться для соблюдения требований ЭМС. Эти системы не имеют прямого аналога в стандарте IEC. Заземление осуществляется либо через одну из фаз (Corner Grounded), либо через центральный ответвитель между двумя фазами (High-Leg). В трехфазном источнике питания используются пять кабелей, как показано в образце слева: L1, L2, L3, опционально N и GND.
Двухфазная система
	Оттуда выводится нейтральный проводник. В трехфазном источнике питания используются четыре кабеля, как показано в образце слева: L1, N, L2 и GND.

Потенциальные различия:

▪

Несколько пространственно разделенных монтаж

Работа нескольких локальных сервоприводов (AX5000/AX8000)

▪

Питание компонентов шкафа управления от разных поставщиков

Все разности потенциалов приводят к току утечки (току выравнивания потенциалов). Дополнительную информацию см. в разделе «Токи утечки» системного руководства для сервопривода AX5000.

Различия потенциалов также влияют на сигналы управления и обратной связи, вызывают помехи в устройствах связи и могут вывести из строя электронные компоненты.

Для уменьшения разности потенциалов необходимо:

▪

Установить выравнивание потенциалов. Для соединения неокрашенных монтажных плат и шкафов управления следует использовать заземляющие шины с большой поверхностью и большой площадью контакта.

▪

Установите источник питания с общим потенциалом.

▪

Обеспечьте соединения экрана с большой поверхностью.

Вопросы электробезопасности и электромагнитной совместимости

▪

С точки зрения мер индивидуальной защиты (PPM) шина защитного заземления в шкафу управления используется в качестве точки звезды.

▪

С точки зрения ЭМС компания Beckhoff Automation GmbH & Co. KG рекомендует использовать неокрашенную монтажную пластину в шкафу управления в качестве точки звезды для выравнивания потенциалов.

 

На следующей диаграмме показан пример конфигурации выравнивания потенциалов с различными компонентами. Обратите внимание, что выравнивание потенциалов зависит от приложения, поэтому следующий пример не следует рассматривать как стандартное решение!

 

 

 

	Control cabinet door with earthing strap connection
	DIN rail for component mounting
	Unpainted mounting plate в шкафу управления
	Соединение ленты заземления между защитной шиной и неокрашенной монтажной пластиной
	Large-surface cable duct connection
	Cable duct made of sheet metal
	Potential equalization between motor (OCT) and cable duct (HF-compatible ) через фланцевую переходную пластину
	Разделительная планка в кабельном канале для сигнального (зеленого) и силового кабеля (оранжевый)
	Потенциальная выравнивание между машинной рамкой и фундаментной заземлением
	Проводящий подключение металлического кабельного протока
	Фундовые. Соединение заземляющей ленты между шкафом управления и заземлением фундамента
	Шина заземления в шкафу управления

 

 

Дополнительная информация

•

Установка в шкаф управления

Выравнивание потенциалов (SPE) | Rein Medical

ВАЖНОСТЬ ВЫРАВНИВАНИЯ ПОТЕНЦИАЛОВ

Армин Гартнер Дипл.-инж. [MEng.]

В следующей статье описывается важность дополнительного выравнивания потенциалов (SPE) для медицинских технологий. Следует различать стационарно установленное общее выравнивание потенциалов в соответствии с DIN VDE 0100, части 410 и 540, и SPE, который должен отдельно подключаться гибким кабелем со специальной вилкой, для мобильных активных и неактивных медицинских устройств, которые мобильный и мобильный в определенном месте. SPE стандартизирован в соответствии с VDE 0107 (старый) и VDE 0100 часть 710 (новый).

Из-за своей конструкции на частях устройства, к которым можно прикоснуться, обычно существует очень небольшое напряжение прикосновения, которое при прикосновении становится током утечки устройства.

В случае неисправности могут возникать большие токи утечки устройств в виде токов неисправности. При первой неисправности эти остаточные токи могут привести к высоким напряжениям прикосновения, если нет дополнительного выравнивания потенциалов.

Таким образом, дополнительное выравнивание потенциалов представляет собой превентивную меру для защиты пациента, пользователя и третьих лиц от напряжения прикосновения, которое может возникнуть из-за потенциалов напряжения между токопроводящими частями, к которым можно прикасаться, и мобильным оборудованием.

Далее описывается необходимость выравнивания потенциалов и соответствующая философия безопасности дополнительного выравнивания потенциалов (SPE), чтобы лучше понять и применить эту меру, которой на практике часто пренебрегают или игнорируют.

1. СТАЦИОНАРНО УСТАНОВЛЕННОЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ВЫРАВНИВАНИЕ ПОТЕНЦИАЛОВ

Рис. 1: Схема прокладки кабеля защитного провода и выравнивания потенциалов в операционных с указанием возможных направлений протекания компенсирующих токов

В зданиях больницы помимо электроустановок проложено большое количество токопроводящих трубопроводов, напр. из меди для воды или также для газов, которые благодаря большому поперечному сечению могут хорошо проводить электричество. Эти трубопроводы являются посторонними токопроводящими частями в соответствии с DIN VDE 0100, часть 200. К ним также относятся токопроводящие строительные конструкции или монтаж, вставленный в бетон.

Поскольку область применения сильноточных установок в последние годы все больше и больше увеличивается, следует ожидать, что электрические токи будут протекать не только по предусмотренным защитным проводникам, но и по токопроводящим трубопроводам в соответствии с законами Кирхгофа. Такие токи могут протекать не только в случае неисправности, но и при нормальной работе.

По этой причине трубопроводная система, например, может быть под напряжением при нормальной работе, а тем более в случае повреждения. Если выравнивание потенциалов отсутствует, электрический ток может протекать через человека, касающегося двух разных систем трубопроводов, одна из которых заземлена. В зависимости от контактных сопротивлений контактное напряжение при простом замыкании на землю ниже напряжения сети 230 В.

Эти напряжения прикосновения (потенциалы) должны быть снижены до значений, безопасных для человека, путем соединения всех токопроводящих систем, таких как трубопроводы или корпуса оборудования, с помощью проводников выравнивания потенциалов. Для полного уравнивания потенциалов к главной шине уравнивания потенциалов вблизи низковольтного ГРЩ присоединяют заглушки фундаментные и молниезащитные, внутренние газопроводы, водопроводы, подающие и обратки отопления, паропроводы, медгазопроводы и т.п.
 

На рисунке показано, как возможны компенсационные токи, которые при работе двигателей, лифтов, систем кондиционирования воздуха и т. д. могут представлять опасность для пациента через армированную железом броню из других помещений здания через операционные, блоки снабжения операционных, оборудование и т. д., если выравнивание потенциалов отсутствует или не подключено.

Вольтметр, нарисованный над операционным столом, показывает возможную разницу потенциалов между отдельными частями оборудования. Они могут обеспечить протекание компенсирующих токов во время операции над сердцем пациента и через него.

Требования предыдущего стандарта VDE 0107 для систем электроснабжения в больницах и помещениях, используемых для медицинских целей за пределами больниц.

VDE 0107 разделяет используемые в медицине помещения на группы применения (AG) 0, 1 и 2. Для помещений AG 2, как правило, требуется медицинская IT-сеть с плавающим потенциалом и дополнительным специальным выравниванием потенциалов. Медицинские ИТ-сети используются таким образом, чтобы не происходило отключения при первом замыкании на корпус или землю. Только в случае короткого замыкания или чрезмерной перегрузки дальнейшая работа медицинского электрооборудования невозможна.

Примечание. Термин «ИТ-сеть» в качестве обозначения этой конкретной формы электропитания не следует путать с идентичным термином «ИТ-сеть информационных технологий» (ИТ).

В палатах AG 2 (операционные, отделения интенсивной терапии, катетерные отделения левых отделов сердца) в соответствии с DIN VDE 0107, в дополнение к мерам защиты в соответствии с DIN VDE 0100 часть 410, все посторонние токопроводящие детали в окружении пациента электрически соединены друг с другом и с шиной защитного проводника. С помощью этой меры можно достичь даже очень низкого напряжения прикосновения.

Это означает, например, для операции, что все:

• постоянно установленные операционные столы, если они не являются устройствами класса защиты I,
• токопроводящий операционный пол,
• потолочные подвески, если они не являются устройствами класса защиты I
• раковины при условии, что они установлены в непосредственной близости от пациента и являются посторонними токопроводящими частями,
• металлические каркасы при условии, что они находятся в непосредственной близости от пациента и являются посторонними токопроводящими частями, и
• столешницы из нержавеющей стали, при условии, что они установлены в окружении пациента и являются посторонними токопроводящими частями

необходимо включить в выравнивание потенциалов. Для создания дополнительного выравнивания потенциалов требуется функциональность основного выравнивания потенциалов. Номинальное сечение основного провода выравнивания потенциалов рассчитывается в соответствии с DIN VDE 0100, часть 540.

За этими мерами стоят соображения и опыт, позволяющие избежать возможных перепадов напряжения, которые могут возникать как источники напряжения вблизи пациента. или на пациента. Эти источники напряжения могут вызвать токи через сопротивление тела, которые не только протекают через пациента, но также могут повредить или даже подвергнуть опасности врача и медперсонал. Кроме того, работа активного медицинского оборудования также нарушается из-за отвода тока или даже из-за его неисправности.

ТРЕБОВАНИЯ НОВОГО VDE 0100 ЧАСТЬ 710

Предыдущий VDE 0107 был заменен новым VDE 0100 Часть 710 в конце 2002 года. Дополнительное выравнивание потенциалов требуется без изменений, как предписано. Метрологическую проверку разности потенциалов в помещениях группы 2 не проводят. От этого требования отказались, поскольку оно является стандартом для строительства новых установок или адаптации старых установок после существенной модификации. Новый стандарт содержит строгий запрет PEN, т. е. проводники PE и N-проводники больше не могут быть объединены до этажного распределителя в качестве сетей TN-C, а должны быть отделены от главного распределителя, как показано на рис. 2. Новый стандарт VDE 0100, часть 710 предписывает сеть TN-S для новостроек и перестроений, в которых нет связи между PE и N при правильной установке. На рис. 2 слева показана сеть TN-C, а справа — сеть TN-S, которую необходимо установить для переоборудования и новых зданий.

В сети TN-C необходимо соблюдать параллельное подключение к трубам, экранам сетей ЭДП, арматуре и другим токопроводящим телам, при этом происходит разделение обратных токов в зависимости от проводимости и диаметра материалов. Частичные токи возвращаются к источнику через PEN. Токоизмерительные клещи можно использовать для определения тока, протекающего в основном потенциальном кабеле. Токи протекают по всем токопроводящим частям, т. е. по всем материалам, которые являются проводящими и соединены с землей, т. е. даже система металлических труб представляет собой потенциальный проводник.

Соединение между PE и N или вызванное нарушением изоляции может быть установлено непреднамеренно, что никто не заметит без измерения и контроля с помощью так называемой процедуры RCM (RCM = Residual Current Monitoring). Мониторы RCM представляют собой устройства контроля дифференциального тока в соответствии с DIN EN 62020, которые позволяют осуществлять целенаправленный контроль отдельных устройств или компонентов системы.

Новый стандарт также требует, чтобы сеть TN-S была проложена полностью от главного низковольтного распределительного щита, а не только от главного распределительного щита здания; с помощью контроля RCM срабатывает аварийный сигнал, если происходит повреждение изоляции или замыкание между замыканиями PE и N.

В принципе, согласно VDE 0100, часть 710, блуждающие токи больше не должны возникать, если сеть TN-S надежно контролируется от источника. По этой причине измерение разности напряжений в 10 мВ между токопроводящими частями, к которым можно прикасаться, в операционной также было исключено из нового стандарта, поскольку философия стандарта основана на предположении, что мониторинг обратного тока означает, что существует больше никакой опасности.

Поэтому рекомендуется постоянно контролировать системы TN-S. В этих условиях при нормальной работе не могут возникать вредные блуждающие токи. Тем не менее, важно отметить, что мониторинг с помощью RCM не ограничивает ток, а только дает указание, когда достигнут предел тревоги! Следовательно, это не защитная мера и не указывает, где находится источник токов выравнивания потенциалов или источников напряжения.

Ток в проводнике защитного заземления никогда не будет равен нулю, так как всегда существуют токи утечки устройств из-за пределов изоляции и естественных изменений из-за старения изоляции. Чем больше оборудования подключено к источнику, тем выше токи утечки. Таким образом, в зависимости от использования помещения, предел аварийной сигнализации цепей RCM должен превышать сумму токов утечки, чтобы обнаруживать спонтанные события, вызывающие рост тока утечки или указывающие на возрастающее старение изоляции.

Предельное значение для измерения в группе зон кардиологического наблюдения 2 с катетером левого сердца следует соответствующим образом скорректировать. Таким образом, увеличение компенсационных токов, измеренных методом RCM, может указывать на наличие опасной разности потенциалов. Увеличение суммарных токов утечки можно контролировать, следя за изменением отображаемых значений измеряемых величин при включении приборов.

Таким образом, если тип использования помещений, используемых для медицинских целей, изменяется или значительно изменяется установка помещения, электрическая установка должна быть адаптирована к новому VDE 0100, часть 710; в таких случаях существует обязательство адаптироваться.

Выполнение и соблюдение требований к электроустановке в соответствии с VDE 0100 часть 710 имеет смысл только в том случае, если философия установки VDE 0100, которая заканчивается на сетевой розетке, последовательно продолжается в помещениях, используемых для медицинских целей, и когда медицинские оборудование подключено. Тем не менее, важно отметить, что непреднамеренные и ошибочные соединения между различными группами помещений 1 и 2 с ИТ-сетями через антенны, системы внутренней связи, видео/аудиолинии, сети EDP или системы молниезащиты могут нарушить философию безопасности VDE 0100, часть 710.

Во всех зданиях с помещениями, используемыми для медицинских целей, необходимо проверить, присутствует ли конструктивно хотя бы общее местное выравнивание потенциалов в соответствии с предшествующим стандартом VDE 0107. проверено:

• формирование петли
• индукция
• векторное сложение токов
• гармоники

В медицинских помещениях группы 2 соединительные болты для кабелей выравнивания потенциалов в соответствии с DIN 42801 должны быть установлены рядом с местом пациента, чтобы включить передвижное медицинское электрооборудование и мобильные хирургические светильники в дополнительное выравнивание потенциалов.

ШИНА ВЫРАВНИВАНИЯ ПОТЕНЦИАЛОВ ЗАЗЕМЛЕНИЯ

Шина уравнивания потенциалов для дополнительного выравнивания потенциалов должна быть расположена в или рядом с медицинским помещением (помещением или группой помещений). В каждом назначенном распределителе или рядом с ним должна быть установлена ​​шина уравнивания потенциалов, к которой должны быть подключены проводник уравнивания потенциалов и защитный проводник. Соединения должны быть такими, чтобы два проводника были четко различимы и разделены.

2. ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ВЫРАВНИВАНИЕ ПОТЕНЦИАЛОВ ДЛЯ МОБИЛЬНОГО МЕДИЦИНСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

При обсуждении важности выравнивания потенциалов для мобильного портативного медицинского оборудования необходимо также учитывать все еще действующие правила применения VDE 0753 часть 2/02.83 для электромедицинского оборудования для внутрисердечных вмешательств. VDE 0753 предписывает, что при использовании активного мобильного медицинского оборудования в исполнении класса безопасности I в медицинских помещениях группы 2 перед использованием медицинского оборудования необходимо проверить правильность подключения дополнительных кабелей выравнивания потенциалов и соединительного оборудования для выравнивания потенциалов в помещении.

Токи утечки от электрооборудования, токи выравнивания потенциалов между металлическими частями помещения, а также токи измерительных цепей от электрооборудования могут проходить через сердце через внутрисердечные катетеры или датчики, помещенные на открытое сердце; та же проблема относится и к мозгу.

В соответствии с VDE 0753, часть 2, постоянный ток или низкочастотный переменный ток до 1000 Гц и 10 мА считаются физиологически совместимыми. Все электрооборудование, которое излучает энергию в любой форме для пациента или связано с пациентом только проводящим путем, может излучать эти крошечные количества энергии и, следовательно, представлять собой источник опасности в любое время.

Дополнительное выравнивание потенциалов для мобильного или портативного медицинского оборудования по-прежнему представляет собой превентивную меру, позволяющую избежать несоответствия напряжения, которое может возникнуть из-за различий в напряжении (потенциале) между сенсорным оборудованием и пациентом, и привести все напряжения к общему потенциалу.

Согласно закону Ома, I=U/R, для операционной требуются низкие значения 10 мВ или 10 мА, поскольку фактор защиты кожи обычно компенсируется предполагаемым средним значением ок. 1 кОм для медицинских применений.

На рис. 4 схематически представлены электрические законы согласно закону Ома (напряжение прикосновения Ub = 10 мВ, среднее сопротивление тела Rbody = 1 кВт, предельное значение для мерцательной аритмии = 10 мА) и, таким образом, электротехническая основа для ограничения токов. и напряжения в непосредственной близости от пациента.

На рис. 4 показана превалирующая необходимость измерения и поддержания максимального напряжения прикосновения 10 мВ, даже если оно больше не включено в новый VDE 0100 часть 710 по причинам, упомянутым выше.

При применении оборудования с непосредственным контактом с пациентом должна быть создана зона с выравниванием потенциалов, по крайней мере, вокруг пациента (так называемая среда пациента) через центральную точку выравнивания потенциалов, близкую к пациенту, к которой выравнивание потенциалов проводники оборудования подключены.

В помещениях группы 2 болты присоединения проводников уравнивания потенциалов должны быть установлены вблизи положения пациента, с помощью которых мобильные медицинские электроаппараты для внутрисердечных вмешательств и передвижные операционные столы должны включаться в уравнивание потенциалов при проведении ВЧ-операций. Выравнивание потенциалов должно быть ограничено областью, непосредственно окружающей пациента, то есть в пределах 1,5 м от операционного стола или кровати в отделении интенсивной терапии.

Если в этой области находится более одного пациента, различные точки выравнивания потенциалов должны быть подключены к центральной шине выравнивания потенциалов, которая подключена к защитному проводу источника питания для рассматриваемой области.

В случае медицинских изделий (рис. 6) с исполнением класса безопасности I и II металлические части изделий, к которым прикасаются, также должны быть соединены с дополнительными точками подключения уравнивания потенциалов помещения гибкими кабелями уравнивания потенциалов с помощью соединительных элементов в соответствии с DIN 42801 (см. рис. 7).

Выравнивание потенциалов может состоять из фиксированных постоянных соединений или ряда отдельных соединений, которые устанавливаются при установке оборудования рядом с пациентом. Необходимые точки подключения для кабелей выравнивания потенциалов, отмеченных зеленым/желтым цветом (стандартное обозначение ЗЕЛЕНЫЙ-ЖЕЛТЫЙ), разумеется, должны быть предусмотрены как на устройствах, так и на системе. На рис. 8 показан пример правильной установки или дооснащения кабелей выравнивания потенциалов на передвижной тележке для оборудования в операционной.

В случае передвижного медицинского оборудования дополнительное выравнивание потенциалов решает несколько задач:

• предотвращение или компенсация разности потенциалов между корпусами электрооборудования и стационарно установленными токопроводящими частями вблизи пациента
Разрядка
• или уменьшение повышенных токов утечки в соответствии с Приложением BBB стандарта DIN EN 60601-1-1:2001 (системный стандарт)
• резервирование соединения защитного провода согласно DIN EN 60601-1-1:2001 в случае обрыва защитного провода оборудования

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ВЫРАВНИВАНИЯ ПОТЕНЦИАЛОВ НА ДЕЙСТВУЮЩЕМ МЕДИЦИНСКОМ ОБОРУДОВАНИИ

DIN VDE 0750 / EN 60601 / IEC 601 (зоны действия: Германия/Европа/Мир) не требуют наличия штыря заземления для каждого элемента оборудования . Хотя в стандарте описаны механические размеры болта, он не содержит никаких требований по установке, поэтому на рынке может предлагаться и медицинское оборудование без этого соединения.

Это означает, что оператору, возможно, придется модифицировать соединение с медицинским изделием или устройством или, возможно, придется включить это требование в спецификации выбора/тендера или услуги.

Передвижные тележки для оборудования, которые предназначены для размещения медицинской электрической системы в соответствии с DIN EN 60601-1-1, всегда должны иметь подходящее устройство для дополнительного выравнивания потенциалов в форме звезды (см. ссылку в литературе № 5).

Может потребоваться дополнительное выравнивание потенциалов, если эквивалентные токи утечки оборудования превышают допустимые предельные значения и не установлен разделительный трансформатор.

Это означает, что на практике нельзя использовать медицинские устройства без заземляющих болтов, поэтому следует приобретать только медицинские устройства с соединением для выравнивания потенциалов. Это требование также распространяется на немедицинские устройства, такие как видеомониторы, видеопринтеры и записывающие устройства, используемые в медицинских кабинетах групп 1 и 2.

Каким образом медицинский прибор или прибор может быть включен в систему дополнительного выравнивания потенциалов без болта? Поэтому производителю рекомендуется с самого начала прикрепить такое устройство к компонентам, которые подключены или могут быть подключены к инвазивным компонентам в самом широком смысле.

Если это требуется для применения (группа помещений 2, инвазивные, общий ток утечки > 1 мА), болт необходимо установить на мобильные тележки для оборудования или медицинские изделия.

В случае старых устройств, которые были приобретены до и во время действия MedGV (Положения о медицинских устройствах), это может сделать опытный медицинский техник (принимая во внимание все применимые технические регламенты — в частности, воздушные пути и пути утечки должны соблюдаться, что иногда может быть проблематично для дочерних мониторов), при необходимости ввод в эксплуатацию должен выполняться специалистом.

ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ВЫРАВНИВАНИЕ ПОТЕНЦИАЛОВ ДЛЯ СИСТЕМ, ТАКИХ КАК МЕДИЦИНСКОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ В СООТВЕТСТВИИ С DIN EN 60601-1-1 -медицинское оборудование в соответствующих стандартах могут быть разрешены более высокие токи утечки корпуса, чем предельные значения в 60601-1-1. Если немедицинское оборудование работает за пределами окружения пациента, эти повышенные токи утечки корпуса могут быть допустимы.

 
Дополнительное выравнивание потенциалов для систем медицинского электрооборудования

В условиях пациента необходимо ограничить разность потенциалов между различными частями системы. В ограничении этой разности потенциалов в системе защитных проводников существенную роль играют качество соединения и центральное уплотнение. Поэтому важно не допускать прерывания защитных мер в любой части системы.

• Дополнительные проводники выравнивания потенциалов можно использовать, если ток утечки корпуса превышает допустимые пределы при первой неисправности.
• Дополнительные защитные проводники для медицинского электрического оборудования, соответствующие IEC 60601-1-1, не требуются. Однако в случае немедицинского электрооборудования эта мера может предотвратить превышение допустимых пределов тока утечки корпуса.

Как показано на рис. 9, зелено-желтый дополнительный провод выравнивания потенциалов всегда должен быть обязательно подключен к сетевому кабелю до сетевой вилки, чтобы пользователь подключал оба кабеля, а значит и кабель выравнивания потенциалов, к предназначенному для этого разъему. разъем подключения.

РЕЗЮМЕ

Необходимость выравнивания потенциалов для предотвращения разности потенциалов как источника движущего напряжения с опасными потенциалами все еще очевидна.

Контроль обратного тока в проводнике защитного заземления с помощью технологии RCM не заменяет философию предупредительного предотвращения перепадов напряжения как движущей силы для источников напряжения с потенциальной опасностью для пациентов и пользователей в медицинских помещениях. Поэтому все пользователи медицинского оборудования должны быть подробно проинформированы о важности и необходимости дополнительного выравнивания потенциалов. Для мобильного оборудования кабель уравнивания потенциалов должен быть подведен к сетевой вилке с сетевым кабелем, и следует приобретать только медицинские изделия и оборудование, которые имеют соединительный болт для дополнительного уравнивания потенциалов.

ЛИТЕРАТУРА

1. VDE 0753 часть 2/02.83 Правила использования электромедицинского оборудования во внутрисердечной хирургии
2. VDE 0100 Часть 710: 2002.11.01 Установка низковольтных систем, помещения, используемые для медицинских целей
3. VDE 0107 Высоковольтные системы в больницах и медицинских кабинетах вне больниц
4. Гертнер, А.; Безопасность медицинского оборудования — Руководство для оператора, TÜV-Publishing Company Cologne, 2001, ISBN 3-8249-0672-4
5. Гертнер, А.; Требования к передвижным тележкам для оборудования, МП Медицинская техника, 6/2002, С.